霍邱縣王截流鄉(xiāng)自來(lái)水廠改擴(kuò)建工程勘察及基礎(chǔ)類(lèi)型型式分析

黃浩

六安市水利局 安徽 六安 237000

1 工程概況

王截流鄉(xiāng)地勢(shì)東高西低。地貌形態(tài)主要為淮河沖積地，地勢(shì)較為平坦。氣候溫暖，雨量適中，多年平均氣溫15.45～15.47℃，多年平均降水量965～970mm。王截流鄉(xiāng)地下水較為貧乏，但該鄉(xiāng)緊鄰淮河主河道，地表水量比較豐富，可作為飲用水水源。本次設(shè)計(jì)的廠區(qū)及管線所處的地層為素填土層，主要成分由壤土和砂壤土組成。該土層為人工筑堤時(shí)堆積而成，為新近沉積土，地基持力層一般，約在95～100KPa。具體實(shí)施時(shí)對(duì)可能出現(xiàn)的局部軟基可據(jù)不同情況采用換填墊層法、強(qiáng)夯法、夯實(shí)水泥土樁法等進(jìn)行處理。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)

霍邱縣95%面積的地下水為松散巖類(lèi)孔隙水，南部厚度不足40m，北部可達(dá)344m，總體上自南向北、自西向東逐漸增厚，可分為豐富型（單井涌水量＞1000t/d）、中等型（100～1000t/d）和貧乏型（＜100 t/d）。王截流鄉(xiāng)地下水較為貧乏，但該鄉(xiāng)緊鄰淮河主河道，地表水量比較豐富，可作為飲用水水源。

依據(jù)本次勘察所揭露的地層、擬建場(chǎng)地內(nèi)地層主要由雜填土(Q4ml）、粉細(xì)砂夾粉土（Q4al+pl）、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土（Q4al+pl）、粉細(xì)砂（Q4al+pl）組成。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)巖土的鑒別、原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果綜合分析，各巖土層的巖性特征及埋藏分布條件描述如下：

①層雜填土（Q4ml）：雜色等，稍濕，松散狀態(tài)，主要由黏性土組成，層內(nèi)含有碎石、磚塊、少量建筑垃圾等，層厚0.30～0.80m，層頂高程28.77～28.93m，本層分布普遍。

②層粉細(xì)砂夾粉土（Q4al+pl）：層頂埋深0.30～0.80m，層頂高程28.13～28.47m，層厚1.70～4.50m?；尹S色，稍密狀態(tài)，飽和，主要礦物成分石英、長(zhǎng)石等，磨圓度、分選性均較一般。局部夾粉土，灰黃色，中密狀態(tài)，該層分布普遍。

③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土（Q 4al+pl）：層頂埋深2.50～4.80m，層頂高程23.97～26.43m，層厚6.10～10.30m，褐黃色，呈現(xiàn)流塑-軟塑狀態(tài)，略有光澤，強(qiáng)度、韌性低，局部夾薄層粉土粉砂，松散-稍密狀態(tài)，該層分布普遍。

④層粉細(xì)砂（Q4al+pl）：層頂埋深10.90～12.80m，層頂高程16.13～17.87m，該層局部未揭穿，揭露層厚6.20～6.60m。灰黃色，中密狀態(tài)，飽和，主要礦物成分石英、長(zhǎng)石等，磨圓度、分選性均較一般。該層局部夾礫石，該層分布普遍。

3 巖土工程分析及評(píng)價(jià)

3.1 擬建場(chǎng)地地基巖土的物理力學(xué)指標(biāo)和地基承載力

本次勘察測(cè)試、取樣點(diǎn)在場(chǎng)地均勻分布，其位置及數(shù)量能基本反映全場(chǎng)的地層特征，具有很好的代表性。根據(jù)有關(guān)規(guī)范的規(guī)定在室內(nèi)試驗(yàn)和原位測(cè)試的基礎(chǔ)上，選用其統(tǒng)計(jì)結(jié)果或利用其統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)一步計(jì)算、查表并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合判斷之后，所給出的各巖土層的參數(shù)。

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2001，2009年修訂版）的規(guī)定，對(duì)場(chǎng)地地基土的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分析、選定和統(tǒng)計(jì)，并確定各地基土的地基承載力特征值fak，地基土相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 地基巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及地基承載力表

表2 樁基礎(chǔ)參數(shù)建議值表

3.2 場(chǎng)地地基土工程特性評(píng)價(jià)

該場(chǎng)地地基土由第①層雜填土、第②層粉細(xì)砂夾粉土、第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、第④層粉細(xì)砂組成。

①層雜填土：大部分為耕植土，局部為新近回填土，不均勻，工程地質(zhì)條件差，不應(yīng)作為持力層，須清除。

②層粉細(xì)砂夾粉土：稍密狀態(tài)，變形模量（E0）經(jīng)驗(yàn)值為10.0MPa，標(biāo)貫試驗(yàn)均值（實(shí)測(cè)值）為12.0擊，土質(zhì)分層不均勻，層位穩(wěn)定，工程特性滿(mǎn)足基礎(chǔ)持力層要求。該層地基承載力特征值（fak）120KPa。

③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土：含水量42%，液性指數(shù)1.24，壓縮模量平均值3.73MPa，標(biāo)貫試驗(yàn)均值（實(shí)測(cè)值）為4.1擊，工程特性差，為差的基礎(chǔ)持力層及下臥層，該層地基承載力特征值（fak）80KPa。

④層粉細(xì)砂：中密狀態(tài)，變形模量（E0）經(jīng)驗(yàn)值為16.0MPa，標(biāo)貫試驗(yàn)均值（實(shí)測(cè)值）為18.5擊，土質(zhì)不均勻，層位穩(wěn)定，工程特性一般，工程特性滿(mǎn)足基礎(chǔ)持力層要求。該層地基承載力特征值（fak）160KPa。

3.3 場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010（2016年版）[1]，六安市霍邱縣的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g（第一組）。

根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50223-2008（2008年版）[2]的有關(guān)規(guī)定，擬建建筑物抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)）。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地覆蓋層厚度大于50m，覆蓋層范圍內(nèi)土主要為雜填土和第四系流塑狀態(tài)黏性土及稍密-中密狀態(tài)砂土，根據(jù)各巖土層的性狀，各土層的剪切波速經(jīng)驗(yàn)值數(shù)據(jù)綜合判定擬建場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，設(shè)計(jì)特征周期為0.45s。擬建場(chǎng)地總體屬對(duì)建筑抗震不利地段。

3.4 不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地地貌為平原地貌單元，地形平坦開(kāi)闊，場(chǎng)地內(nèi)及其附近不存在對(duì)工程安全有影響的滑坡、泥石流、巖溶、崩塌、地下洞穴、地面塌陷和地裂縫等不良地質(zhì)作用。填土和軟土為本工程的主要特殊巖土，對(duì)工程建設(shè)有不利影響，但可以通過(guò)選用合理的加固措施來(lái)預(yù)防和解決。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造條件簡(jiǎn)單，未發(fā)現(xiàn)有活動(dòng)斷裂通過(guò)的證據(jù)，無(wú)動(dòng)力地質(zhì)作用的破壞影響，環(huán)境工程條件較簡(jiǎn)單，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。同時(shí)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和本地區(qū)的建筑施工經(jīng)驗(yàn)分析，不存在直接影響擬建工程施工及運(yùn)營(yíng)的潛在地質(zhì)災(zāi)害和不良地質(zhì)作用，但分布軟土，擬建場(chǎng)地采取適宜措施后可進(jìn)行本工程建設(shè)。

3.5 地基土的均勻性分析

根據(jù)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ/T72-2017（2017年版）[3]的有關(guān)規(guī)定，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)地基土按如下幾個(gè)方面進(jìn)行均勻性評(píng)價(jià)。

3.5.1 各地基土層處于同一地貌單元，工程特性差異小。

3.5.2 擬建場(chǎng)地內(nèi)②層粉細(xì)砂夾粉土層面坡度、層底坡度較平緩，坡度小于10%；

3.5.3 場(chǎng)地地基持力層和第一下臥層在基礎(chǔ)寬度方向上地層厚度差值均小于0.05b；

3.5.4 根據(jù)場(chǎng)地內(nèi)鉆孔中壓縮層內(nèi)當(dāng)量模量最大值（ESmax）與當(dāng)量模量最小值（ESmin）比值K確定，經(jīng)計(jì)算，壓縮模量當(dāng)量值（ES）在7.28～8.87MPa，K=ESmax/ESmin=1.22。小于不均勻系數(shù)界限值K=1.5。

綜合以上分析，判定擬建場(chǎng)地內(nèi)②層粉細(xì)砂夾粉土屬均勻地基土。

3.6 地基變形特征預(yù)測(cè)及變形計(jì)算所需的計(jì)算參數(shù)

3.6.1 地基變形特征預(yù)測(cè)。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算。擬建場(chǎng)地內(nèi)建構(gòu)筑物地基土均勻，擬建建筑物上部荷載均勻，預(yù)測(cè)地基變形特征為均勻沉降。

3.6.2 變形計(jì)算所需的計(jì)算參數(shù)。②層粉細(xì)砂夾粉土變形模量（E0）經(jīng)驗(yàn)值為10.0MPa，③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土壓縮模量（Es1-2）均值為3.73MPa，④層粉細(xì)砂變形模量（E0）經(jīng)驗(yàn)值為16.0MPa。

4 基礎(chǔ)類(lèi)型型式分析

4.1 地基基礎(chǔ)

根據(jù)擬建水廠地質(zhì)勘察所揭露的地層結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)和原位測(cè)試,通過(guò)統(tǒng)計(jì)結(jié)果或利用其統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)一步計(jì)算、查表并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)判斷之后，對(duì)擬建建（構(gòu)）筑物特點(diǎn)及場(chǎng)地地層條件，工程投資、建設(shè)工期、施工工藝難易程度等多方面因素進(jìn)行綜合考量，現(xiàn)對(duì)王截流鄉(xiāng)自來(lái)水廠改擴(kuò)建工程各建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)形式進(jìn)行分析如下：

4.1.1 一體化設(shè)備間基礎(chǔ)建設(shè)在②層粉細(xì)砂夾粉土上，在軟土地基若采用條形基礎(chǔ)則不能滿(mǎn)足建、構(gòu)筑物上部結(jié)構(gòu)的容許變形和地基的容許承載力要求，所以只有將建筑物基礎(chǔ)連成一整體后才能滿(mǎn)足地基容許承載力，建議采用筏形基礎(chǔ)。

4.1.2 清水池、二級(jí)泵房、廢水池基礎(chǔ)建設(shè)在③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④層粉細(xì)砂上，該類(lèi)建筑物基礎(chǔ)由于承載面積大，故能減低基底壓力，提高地基承載力，增強(qiáng)基礎(chǔ)整體剛度，并調(diào)整不均勻沉降。同時(shí)考慮到該水廠緊鄰淮河主河道，地下水位較高，采用天然地基時(shí)沉降量過(guò)大，不允許有很大的沉降時(shí)，清水池、廢水池內(nèi)外的地面有大面積堆載，將使軟弱地基產(chǎn)生過(guò)量的變形和基礎(chǔ)的不均勻沉降，而造成對(duì)建筑物的危害，建議采用在③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土地基采用復(fù)合地基片筏基礎(chǔ)，④層粉細(xì)砂地基采用泥漿護(hù)壁鉆（沖）孔樁、預(yù)應(yīng)力樁基礎(chǔ)效果較好。

4.1.3 變配電間、加氯加藥間基礎(chǔ)建設(shè)在②層粉細(xì)砂夾粉土地基上需要增加基礎(chǔ)的剛度，以減少地基變形，防止過(guò)大的不均勻沉降量時(shí)，局部有不均的軟弱地基，需作地基處理時(shí)建議采用條形基礎(chǔ)。

4.2 基坑防排水措施

4.2.1 在基坑周邊地面做好向外排水的散水坡或設(shè)置截水溝，防止地表水流入基坑。

4.2.2 基坑開(kāi)挖到位后，應(yīng)在基坑底部設(shè)置排水溝、集水坑等降水設(shè)施，及時(shí)排出坑底積水。

5 結(jié)束語(yǔ)

該場(chǎng)地地基巖土從上到下依次為：①層雜填土、②層粉細(xì)砂夾粉土、③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、④層粉細(xì)砂組成。

根據(jù)勘察資料，該場(chǎng)地地下水類(lèi)型潛水。補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和側(cè)向徑流，勘察期間觀測(cè)到潛水水位標(biāo)高為27.92～28.38m。

擬建場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6°，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，地震分組第一組，設(shè)計(jì)特征周期為0.45s。擬建場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，屬對(duì)建筑抗震不利地段。

樁基施工應(yīng)先進(jìn)行試樁及荷載試驗(yàn)，以核實(shí)樁基參數(shù)及成樁條件。工程樁應(yīng)進(jìn)行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測(cè)，檢測(cè)的方法及數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。

施工過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)異常地質(zhì)現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)通知業(yè)主、組織進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)，建議樁基施工時(shí)應(yīng)先進(jìn)行試樁及靜載試驗(yàn)，以核實(shí)樁基參數(shù)及成樁條件。